[发明专利]管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管，其特征在于，包括绝缘衬底以及在所述绝缘衬底上的栅电极、源电极、漏电极、介质层和半导体层；所述半导体层位于该晶体管中央，所述半导体层的上部与所述漏电极相接触，所述半导体层的下部与所述源电极相接触；在所述半导体层的外部包围有管状栅电极；在所述半导体层与所述栅电极之间填充有介质层，将所述半导体层和所述栅电极隔离开；在所述源电极与所述漏电极之间也填充有介质层，将所述源电极与所述漏电极隔离开。

2.根据权利要求1所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管，其特征在于，所述场效应晶体管的沟道位于介质层与半导体层的接触界面处，通过控制所述管状栅电极的直径可以控制所述场效应晶体管的沟道长宽比。

3.根据权利要求1所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管，其特征在于，所述源电极和所述漏电极均为平面电极，所述场效应晶体管的沟道为垂直方向。

4.根据权利要求1所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管，其特征在于，所述绝缘衬底为长有无机介质材料的绝缘薄膜的硅片、绝缘玻璃或绝缘塑料薄膜。

5.根据权利要求1所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管，其特征在于，所述介质层为无机介质材料或有机介质材料。

6.根据权利要求1所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管，其特征在于，所述半导体层为有机半导体材料。

7.根据权利要求1所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管，其特征在于，所述栅电极为金属导电材料或导电有机物；所述源电极和所述漏电极的材料为高功函数金属材料或导电有机物。

8.一种权利要求1所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：

步骤1、在绝缘衬底上制备平面源电极；

步骤2、在源电极层上沉积介质层，并使其图形化，以便于源电极和有机半导体接触；

步骤3、在介质层上制备管状的栅电极；

步骤4、沉积介质层，使其粘附在栅电极的侧壁和顶部，并使其图形化以便于隔离栅电极与源电极、漏电极，最后去除底部和顶部多余的介质层；

步骤5、沉积有机半导体层，并使其处于整个晶体管的中央；

步骤6、制备平面的漏电极。

9.根据权利要求8所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管的制备方法，

其特征在于，在所述步骤1中，制备平面源电极的具体方法为：采用真空热物理沉积、电子束沉积或者溅射金属电极；或采用喷墨打印、旋涂的方法制备有机物电极；

在所述步骤6中，制备漏电极的具体方法为：首先通过光刻技术把栅电极和介质层保护起来；然后通过真空热物理沉积，电子束沉积或者溅射技术来沉积金属电极薄膜，或采用旋涂方法来沉积有机物电极薄膜，最后通过剥离的方法去除栅电极区的光刻胶和多余的金属电极材料；或采用喷墨打印方法直接沉积导电有机物薄膜图形从而形成有机电极。

10.根据权利要求8所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管的制备方法，

其特征在于，在所述步骤2的具体方法为：采用低压化学气相沉积、溅射或者原子层沉积的方法制备无机介质层；或采用旋涂或喷墨打印方法沉积有机介质层；所述图形化方法为光刻加刻蚀。

在所述步骤4的具体方法为：对于无机介质层通过低压化学气相沉积、溅射或者原子层沉积的方法来沉积介质层，使其能够黏附在栅电极侧壁上，然后通过光刻和各向异性的干法刻蚀把漏电极表面上多余的介质材料去除，从而获得管状的栅介质；对于有机介质层通过旋涂技术来沉积介质薄膜，经过退火处理后再通过光刻技术定义图形，最后通过刻蚀技术把源电极表面上多余的介质材料去除，从而获得管状的介质层。

11.根据权利要求8所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管的制备方法，

其特征在于，在所述步骤3中，制备栅电极的具体方法为：采用光刻技术定义其相应的刻胶图形，再通过电子束蒸发、溅射或热蒸发技术沉积金属，最后通过金属剥离的方法来转移图形，从而制备出金属栅电极；或者采用喷墨打印技术来沉积和图形化有机栅电极。

12.根据权利要求8所述的管状栅电极垂直沟道有机场效应晶体管的制备方法，

其特征在于，在所述步骤5中，制备有机半导体层的具体方法为：通过旋涂技术制备有机半导体材料的薄膜，在进行旋涂之前将晶体管静置，使得有机半导体材料能够填充满管状栅电极的中心区，然后通过各向异性的干法刻蚀把侧壁以外的有机半导体材料去除，形成图形化的有源层。